Mentre sappiamo che il rapido movimento degli occhi – o sonno REM – è una parte essenziale del sonno ristoratore, rimangono molti misteri su cosa lo controlli. Recentemente, i ricercatori, utilizzando una tecnologia innovativa chiamata optogenetica, hanno scoperto di poter stimolare episodi di sonno REM semplicemente illuminando cellule cerebrali specifiche.
Il team di ricerca, composto da membri del Massachusetts Institute of Technology (MIT) e della Harvard Medical School, ha pubblicato i risultati del loro studio in un’importante rivista scientifica.
Nel loro rapporto, i ricercatori sottolineano che il tronco cerebrale contiene neuroni colinergici, noti per il loro ruolo nel controllo del sonno REM. Tuttavia, a causa della complessità di quella regione cerebrale, è difficile isolare il contributo specifico di questi neuroni.
La dottoressa Christa Van Dort, autrice principale e membro del Dipartimento di Scienze del cervello e cognitive del MIT, ha dichiarato che studi precedenti hanno indicato un’attività dei neuroni del tronco cerebrale sia durante la veglia che nel sonno REM. Tuttavia, «fino ad ora, nessuno era riuscito a dimostrare se l’attivazione di queste cellule specifiche fosse responsabile della transizione verso il sonno REM.»
Pertanto, nel loro studio, il team ha voluto esaminare se i neuroni colinergici potessero effettivamente indurre il sonno REM. Grazie all’uso della tecnologia optogenetica, gli scienziati possono ora controllare l’attività neuronale attraverso l’illuminazione.
L’attivazione dei neuroni colinergici aumenta il numero di episodi di sonno REM
L’optogenetica permette di rendere i neuroni sensibili alla luce introducendo una proteina derivata dalle alghe. Questa proteina risponde a specifiche lunghezze d’onda della luce, permettendo così un controllo preciso dei neuroni.
Nel 2005, i ricercatori della Stanford University hanno dimostrato che l’introduzione di questa proteina in determinati neuroni cerebrali consente di attivarli mediante un’illuminazione mirata, controllando così l’attività cerebrale a livello cellulare.
Nel loro esperimento, il dottor Van Dort e i suoi colleghi hanno utilizzato topi nei quali era stata inserita la proteina fotosensibile nei neuroni colinergici. Questi neuroni sono stati attivati tramite un dispositivo a fibre ottiche montato sulle teste dei topi.
I risultati hanno rivelato che attivando i neuroni colinergici durante il sonno non-REM, il numero di episodi di sonno REM è aumentato, pur mantenendo la stessa durata. Ulteriori analisi hanno dimostrato che questi episodi REM indotti si sono verificati in stretto legame con quelli naturali.
Attualmente, il team sta approfondendo come il sistema colinergico del cervello interagisca con altri sistemi cerebrali noti per la loro importanza nel sonno REM, e sta anche sviluppando metodi per ottimizzare il sonno non-REM.
L’obiettivo è migliorare i modi per progettare il sonno naturale
Lo studio è significativo poiché fornisce nuove informazioni su come viene regolato il sonno REM, un passo fondamentale per comprendere il sonno naturale negli esseri umani.
Ottenere un sonno adeguato è cruciale per consentire al cervello di recuperare e rigenerarsi. Il sonno aiuta anche a elaborare i ricordi, a ripristinare il sistema immunitario e a mantenere le funzioni corporee ottimali.
Le diverse fasi del sonno sono benefiche per aspetti differenti, spiega l’autore senior dello studio, Emery Brown, professore di ingegneria medica al MIT. Ad esempio, studi sugli animali hanno dimostrato che l’apprendimento avviene durante il sonno REM, mentre il sonno a onde lente, noto come stadio non-REM tre, è fondamentale per sentirsi riposati e rinvigoriti.
Fino ad oggi, i farmaci non sono riusciti a replicare i benefici del sonno naturale, il quale alterna stati REM e non-REM ogni 90 minuti. Come afferma il professor Brown: «Quello che i farmaci fanno è indurre sedazione. Se sei fortunato, la sedazione permette ai tuoi meccanismi naturali del sonno di attivarsi.»
L’obiettivo finale del team è sviluppare strategie più efficaci per favorire un sonno naturale. Per raggiungere questo scopo, intendono studiare le diverse fasi del sonno in isolamento e in combinazione.
Recentemente, è stato riportato un altro studio di optogenetica in cui i ricercatori hanno scoperto un metodo per leggere e scrivere segnali cerebrali utilizzando lampi di luce. In questo studio, condotto da ricercatori dell’University College di Londra, è emerso che era possibile attivare cellule cerebrali specifiche e ottenere che emettessero colori unici quando attive, consentendo così di misurare come i circuiti cerebrali rispondono a stimoli selettivi.
Nuove Prospettive sulla Ricerca del Sonno
Queste scoperte rappresentano un passo avanti nella comprensione del sonno e potrebbero avere importanti implicazioni nel trattamento dei disturbi del sonno. Con ulteriori ricerche, potremmo un giorno sviluppare interventi mirati che migliorano la qualità del sonno e affrontano condizioni come l’insonnia e altre patologie correlate.
In conclusione, la ricerca sul sonno REM e l’uso dell’optogenetica sono promettenti e potrebbero trasformare il nostro approccio alla salute del sonno, portando a nuove strategie terapeutiche e a una migliore qualità della vita per molti.
